50、RPi无线通信与控制全解析

RPi无线通信与控制全解析

1. 无线通信简介

为RPi添加无线功能，极大地拓展了其在机器人、环境传感和远程成像等领域的应用可能性。RPi 3具备板载无线功能，通过使用USB设备和接口通信模块，所有RPi型号都能实现多种不同类型的通信。常见的低功耗USB Wi-Fi和蓝牙适配器广泛可用，且很多都有Linux驱动支持。此外，通过具有串行UART连接的接口模块，还能实现ZigBee和近场通信（NFC）等其他通信标准。

不同的无线通信标准各有优缺点：
- 蓝牙 ：适用于计算机外设、音频设备、个人区域网络（PAN）和移动设备等对数据速率要求不高的应用。成本低、功耗低，尤其适合电池供电设备。近年来推出的蓝牙低功耗（LE）技术，在保持相近通信范围的同时，支持超低功耗应用。
- Wi-Fi ：对于需要高数据速率的大规模网络应用，Wi-Fi比蓝牙更合适，因此在富媒体互联网设备和笔记本电脑中很受欢迎。但Wi-Fi功耗较大，在类似通信任务中，功耗可能是蓝牙的40倍。
- ZigBee ：RPi可通过UART设备与XBee模块连接来使用ZigBee通信标准。XBee设备功耗低，能实现远距离通信，还可形成网状网络以扩展网络范围。不过，其最大数据速率相比蓝牙和Wi-Fi较为有限，但通信延迟低，适合实时控制。
- NFC ：基于射频识别（RFID）通信的短距离无线电通信标准，通信范围可达8英寸，设备几乎接触（小于2英寸）时能实现极高的数据速率。支持通过感应耦合与无电源设备通信。

不同无线标准的一般特性总结如下表：